Файл: Информация в материальном мире (Передача информации).pdf

Информация — одно из общих понятий, которое связано с материей. Информация существует в любом материальном объекте в виде многообразия его состояний и передается от объекта к объекту в процессе их взаимодействия. Существование информации как объективного свойства материи логически вытекает из известных фундаментальных свойств материи — структурности, непрерывного изменения (движения) и взаимодействия материальных объектов.

Данная курсовая работа рассматривает определение данных, информации в материальном мире и их взаимосвязь между собой. Будут рассмотрены операции с данными и свойство информации. Подробно объяснены основные структуры данных, формы существования информации, и её передачи.

1. Понятие информации

Существует много определений и взглядов на понятие "информация". Но самое популярное: информация (лат. informatio) — это сведения, сообщения о каком-либо событии, деятельности и т.п.

В самом простом смысле информация — обозначение некоторой формы связей или зависимостей объектов, явлений, мыслительных процессов. Информация — это понятие, которое относится к определённому классу закономерностей материального мира и его отражения в человеческом сознании. Исследователи подбирают для него различные определения с учётом того, в какой области ведутся исследования и какой класс задач, для которых вводится это понятие.

Для биологов, генетиков, инженеров, психологов понятие "информация" идентифицируется с сигналами, кодами и импульсами, наблюдающимися в технических и биологических системах. Механики, программисты и радиотехники понимают под информацией рабочее тело, которое можно обрабатывать, транспортировать, по аналогии с электричеством в электротехнике или жидкостью в гидравлике. Оно состоит из упорядоченных дискретных или непрерывных сигналов, с которыми и имеет дело информационная техника.

Носители информации — материальные объекты, а также процессы и физические поля, в которых сведения находят свое отображение в виде символов, образов, сигналов и технических решений.

Информационные объекты — предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, которые рассматриваются с точки зрения их информационных свойств.

Главные формы существования информации:

человек — как обладающий умением накапливать и хранить у себя в памяти смысловую информацию, а при необходимости выдавать её другому человеку или техническому устройству. Выдача информации происходит устно при разговоре, письменно в виде документа или путём передачи изделий различного назначения;
документ — текстовые и графические материалы, которые могут быть выполнены любыми способами, также перфорированные и магнитные носители, аудио-, видео-, плёнки. Текстовые и графические материалы могут быть написаны от руки, изображены с помощью гравировки, нарисованы, начерчены, напечатаны на машинке, исполнены любым другим способом;
изделие — технические комплексы, системы и образцы различного назначения, их составные части и комплектующие элементы, химические продукты, аппаратура, оборудование и макеты, которые по своим характеристикам и отличительным признакам являются источниками информации. Особую группу изделий составляют технические средства обработки информации (ТСОИ), способные накапливать, хранить, преобразовывать и выдавать информацию в виде сообщений. Информация при этом может отображаться на экране дисплея или отпечатываться в виде документа;
объект — организационное и территориальное объединение сил и средств, которые предназначены для совместного осуществления какой-либо деятельности;
работа (процесс) — например, боевые действия.

Информация в нашей жизни существует в самых различных формах:

в виде жестов и мимики;
в виде запахов и вкусовых ощущений;
в виде магнитных записей;
в виде радиоволн;
в виде световых или звуковых сигналов;
в виде текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
в виде хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства.
в виде электрических и нервных импульсов;

1.1 Передача информации

Информация передаётся в виде сообщений от одного источника информации к её приёмнику с помощью канала связи между ними. Источник отправляет передаваемое сообщение, кодирующееся в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В итоге в приёмнике возникает принимаемый сигнал, затем он декодируется и становится принимаемым сообщением. Передача информации по каналам связи довольно часто сопровождается воздействием помех, которые вызывают искажение и потерю информации.

1.2 Обработка информации

Обработка информации — это получение одних информационных объектов из других информационных объектов при помощи выполнения особых алгоритмов.

Обработка является одной из главных операций, которая выполняется над информацией, и основным средством увеличения объёма и разнообразия информации.

Средства обработки информации — это разнообразные устройства и системы, которые были созданы человечеством, в первую очередь речь идёт о компьютере — универсальной машине для обработки информации.

Компьютеры обрабатывают информацию путем выполнения некоторых алгоритмов.

Живые организмы и растения обрабатывают информацию при помощи своих внутренних и внешних органов и систем.

2. Свойство информации

Информация — это динамический объект, который образуется в момент взаимодействия объективных данных и субъективных методов. Как и любой объект, она обладает свойствами (объекты различимы по своим свойствам). Характерным отличием информации от других объектов природы и общества, является дуализм: на свойства информации влияют как свойства данных, составляющих ее содержательную часть, так и свойства методов, которые коммуницируют с данными в ходе информационного процесса. По окончании процесса свойства информации переносятся на свойства новых данных, другими словами свойства методов могут переходить на свойства данных.

Можно привести множество примеров различных свойств информации. Любая научная дисциплина рассматривает только те свойства, которые ей более всего важны. С точки зрения информатики, самыми важными являются следующие свойства: объективность и субъективность, полнота, достоверность, адекватность, доступность и актуальность информации. Рассмотрим более подробно каждое из них:

Объективность и субъективность информации. Такое понятие, как объективность информации — вещь относительная. Об этом не сложно догадаться, учитывая, что методы являются субъективными. Более объективна такая информация, в которую методы привносят меньший субъективный элемент. Так, например, считается, что в результате наблюдения фотоснимка природного объекта или явления образуется более объективная информация, нежели при наблюдении рисунка того же объекта, который выполнил человек. В ходе информационного процесса уровень объективности информации практически всегда понижается. Такое свойство учитывается, например, в правовых дисциплинах, где по-разному обрабатываются показания лиц, тех, которые напрямую наблюдали события или получили информацию косвенным путём. В аналогичной степени, объективность информации принимают во внимание в исторических дисциплинах. Те же самые события, которые были зафиксированы в исторических документах разных государств, выглядят абсолютно по-разному. Современные историки имеют собственные методы для проверки правдивости исторических данных и создания новых, более достоверных, при помощи фильтрации и сопоставления исходных данных. Стоит заострить внимание на том, что речь идет не о повышении объективности данных, а о повышении их достоверности.
Полнота информации. Качество информации во многом характеризуется полнотой информации, а полнота, в свою очередь, определяет, достаточно ли данных для принятия решений или для создания новых данных на базе уже имеющихся. Чем полнее данные, тем разнообразнее диапазон методов, которые можно использовать и тем легче подобрать метод, который вносит минимум погрешностей в ход информационного процесса.
Достоверность информации. Данные появляются сразу в момент регистрации сигналов, но не все сигналы являются полезными — всегда присутствует хотя бы минимальный уровень посторонних сигналов, в результате этого полезные данные сопровождаются некоторым уровнем информационного шума. Если полезный сигнал был пойман более чётко, чем «зашумлённые», достоверность информации будет более высокой. При увеличении уровня шума достоверность информации понижается. В таком случае для передачи такого же количества информации необходимо использовать либо больше данных, либо методы сложнее.
Адекватность информации — это степень соответствия объективно реальному состоянию дел. Неадекватная информация может возникать при создании новой информации на базе неполных или недостоверных данных. Тем не менее, и полные, и достоверные данные, могут привести к созданию неадекватной информации, если к ним применить неадекватные методы.
Доступность информации — критерий, по которому определяют возможность получить ту или иную информацию. На степень доступности влияют два фактора: доступность данных и доступность адекватных методов для их трактовки. Информация оказывается недоступной по двум причинам: отсутствие доступа к данным, либо отсутствие верных методов обработки данных. Вторая причина, как правило, приводит к применению неадекватных методов, в этом случае образуется недостоверная или неполная информация.
Актуальность информации — это степень соответствия информации текущему моменту времени. Довольно часто с актуальностью, также как и с полнотой, связывают коммерческую ценность информации. Так как информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но уже устаревшая информация, как правило, приводит к ошибочным решениям. Необходимость поиска адекватного метода для работы с данными, обычно приводит к большой задержке в получении информации, тем самым она становится неактуальна. Именно на этом основано большинство современных систем шифрования данных с открытым ключом. Пользователи, которые не владеют ключом для чтения данных, могут заняться поиском ключа, поскольку алгоритм его работы доступен, но, в таком случае, продолжительность этого поиска будет большой, и за время работы информация потеряет актуальность и связанную с ней практическую ценность.

3. Взаимосвязь данных и информации

Между данными и информацией существует прочная связь, и существование одного без другого или невозможно, или просто бесполезно. Так как данные являются совокупностью сведений, которые зафиксированы на любом из носителей — бумаге, диске, плёнке. Эти сведения должны быть в форме, пригодной для хранения, передачи и обработки. Дальнейшее преобразование данных позволяет получить информацию. Тем самым, информацией можно назвать результат анализа и преобразования данных.

4. Понятия данных

Само слово «данные» происходит от латинского слова data, что означает информация. Таким образом, в самом общем значении это слово обозначает информацию, передающуюся в каком-либо формализованном виде: слова, коды, цифры и т.д.

Из всего разнообразия подходов к определению понятия "данные" самое правильное то, которое говорит нам о том, что данные несут в себе информацию о событиях, которые произошли в материальном мире, так как они являются регистрацией сигналов, возникших в результате этих событий. Однако данные абсолютно не тождественны информации. Станут ли данные информацией или же нет, зависит только от того, известен ли метод преобразования данных в известные понятия. То есть, для того, чтобы извлечь из данных информацию, необходимо подобрать соответствующий форме данных подходящий метод получения информации. Данные, которые составляют информацию, имеют свойства, довольно точно определяющие адекватный метод получения этой информации. Здесь ещё очень важно учесть и тот факт, что информация не является статичным объектом — она динамически меняется и существует только в моменты взаимодействия данных и методов, т.е. во время протекания информационного процесса. Всё остальное время она находится в состоянии данных.

Те же самые данные могут в момент потребления представлять абсолютно разную информацию, это зависит от степени адекватности методов, которые взаимодействуют с ними.

Сами по себе данные являются объективными, так как это результат регистрации объективно существующих сигналов, которые вызваны изменениями в материальных телах или полях. Методы субъективны, в основе искусственных методов положены алгоритмы (упорядоченные последовательности команд), которые составлены и подготовлены людьми (субъектами). В основе естественных методов лежат биологические свойства субъектов информационного процесса. Из этого следует, что информация возникает и существует в момент диалектического взаимодействия объективных данных и субъективных методов.

4.1 Виды и типы данных

Данные могут быть разных видов:

мультимедийными (графические объекты, звуковые сигналы, цветные изображения);
текстом;
целыми и действительными числами.

В зависимости от вида данных, они могут классифицироваться следующим образом:

байтовый тип;
логический тип;
строковый тип;
тип объектов;
типы даты и времени;
типы действительных чисел простой и двойной точности;
целочисленные типы простой и двойной точности.

4.2 Основные структуры данных

Работа с большими наборами данных автоматизируется намного легче, если данные упорядочены, то есть образуют заданную структуру. Существует три главных типа структур данных: линейная, табличная и иерархическая. Перед тем, как создавать любую структуру данных, необходимо решить две задачи: как разделять элементы данных между собой и как разыскивать нужные элементы.

Рассмотрим типы структур данных более подробно:

Линейные структуры — это хорошо нам знакомые списки. Список — элементарная структура данных, которая отличается тем, что каждый элемент данных гарантированно определяется своим уникальным номером в списке.

Табличные структуры данных классифицируются как двумерные и многомерные:

Двумерные табличные структуры данных (матрицы) — это строго упорядоченные структуры, в которых номер столбца и номер строки (на их пересечении и находится искомый элемент) определяют адрес элемента;
Многомерные таблицы — это также упорядоченные структуры данных, но в них уже адрес элемента определяется тремя и более измерениями. Для нахождения нужного элемента в этих таблицах следует знать параметры всех измерений.

Линейные и табличные структуры довольно просты. Вряд ли вызовет сложность пользование ими, ведь адрес каждого элемента задан числом (для списка), двумя числами (для двумерной таблицы) или несколькими числами для многомерной таблицы. Также не вызовет проблем и их упорядочивание. Основным методом упорядочивания этих данных является сортировка. Есть у простых структур и свой недостаток — это трудность их обновления.

Иерархические структуры — это структуры, которые объединяют нерегулярные данные, а их сложно представить в виде списка или таблицы. В такой структуре адрес каждого элемента определяется маршрутом, который ведёт от вершины структуры к данному элементу. По форме они сложнее, чем табличные и линейные, но в противовес этому, они не создают проблем с обновлением данных. Также их легко развивать путём создания новых уровней.